高温升降炉气体氛围控制不当导致的问题与调整技巧

高温升降炉在工业生产中至关重要，炉内气体氛围的控制更是关键环节。一旦控制不当，会引发诸多问题。

一、气体氛围控制不当导致的问题

1. 材料质量受损

- 在渗碳工艺中，如果氧气含量过高，会使部件表面碳含量难以精确控制在±0.05% C的精度范围内。过多的氧气会与碳氢化合物反应，导致碳原子流失，使得部件表面的碳化物形成不均匀，影响材料的硬度和耐磨性等机械性能。

- 对于一些需要特定气氛进行退火或正火的炉料，若气体氛围中二氧化碳、水蒸气等成分比例失调，可能会造成炉料的晶粒异常长大。大晶粒材料往往强度和韧性较差，无法满足生产和工程的要求。

2. 炉体寿命缩短

- 不当的气体氛围可能会加速炉体材料的腐蚀。例如，当炉内有过多酸性气体（如未控制好的二氧化硫等杂质气体在某些特殊工艺下产生）时，会对炉体的耐火材料和金属结构产生腐蚀作用。长期下来，炉体的结构完整性受到破坏，出现裂缝甚至局部坍塌的风险增加，从而大大缩短了炉体的使用寿命。

- 炉内气氛中如果存在过多的杂质颗粒，这些颗粒在高温下可能会附着在炉体的加热元件上，影响加热元件的散热，导致其功率下降更快，甚至可能引发短路等电气故障，进而影响整个高温升降炉的正常运行。

二、调整技巧

1. 精确测量氛围成分

- 利用多种测量工具是关键。定氧（定碳）探头是一种常用且有效的工具，它能够快速、灵敏地测出炉内气氛中氧含量的微小变化。装在炉膛内合适位置后，可以通过监测探头输出的电势（毫伏值）来推断气氛中的氧势和碳势。

- 非色散型红外气体分析仪（NDIR）、露0点分析仪等也是重要的测量设备。NDIR可以准确分析炉内一氧化碳、二氧化碳等气体的含量，露0点分析仪则有助于精确掌握水蒸气的含量。通过组合使用这些测量工具，能够全方面且实时地了解炉内气体氛围的准确情况。

2. 自动控制系统的合理应用

- 高温升降炉应启用自动控制系统。在自动控制模式下，传感器会将实时的气体氛围数据传输给工艺控制器（如PLC或专门的闭环控制器）。当检测到气体成分偏离设定值时，例如二氧化碳含量过高，控制器能够自动调节通入炉内的气体流量或比例。

- 还可以根据不同工艺阶段的需求，提前在控制系统中设定好气体氛围的变化曲线。比如在渗碳工艺的初期，需要快速提高碳势，可以设置较大流量的碳氢化合物气体通入，随着碳含量接近目标值，再逐渐减小流量并进行精确调整。

3. 定期维护和标定测量设备

- 对于定氧探头等测量设备，要定期进行烧除碳黑等维护操作。按照规定的流量（如至少0.28立方米/小时）和时间（不超过90秒）通入空气烧除探头头部的碳黑，以保证探头的灵敏度。

- 同时，为了确保测量数据的准确性，要定期对测量设备进行标定。可以将定氧探头标定到一个已知的CO值，结合三组分气体分析仪监测炉内游离碳氢化合物气体的含量，从而提高整个气体氛围控制的精度。

只有重视高温升降炉气体氛围的控制，及时发现并解决控制不当导致的问题，掌握有效的调整技巧，才能确保生产过程顺利进行，提高产品质量并延长设备使用寿命。